CN108008690B - 一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置 - Google Patents

一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置，包括远程终端单元RTUB、远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU；远程终端单元RTUB具有用于实时采集各个阀和电机状态的采集和控制系统，远程终端单元RTUA用于通过无线传输系统与控制室MTU和前端单元PU实现双向通讯；远程终端单元RTUB采集各个阀和电机的状态，通过RS‑485通讯电缆发送到远程终端单元RTUA，远程终端单元RTUA通过PLC逻辑关系控制所有的助航系统、阀和电机，然后把远程终端单元RUTB采集到的所有设备的实时状态通过无线传输系统，发送到控制室MTU和前端单元PU处，远程终端单元RUTB和RTUA同时接收来自控制室MTU和前端单元PU发来的控制信号，并通过PLC控制相关的助航系统、阀和电机按照控制信号工作。

Description

一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置
技术领域
本发明涉及海洋工程领域，具体地说，特别涉及到一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置。
背景技术
传统的原油装卸都是油轮停靠在专用码头实现装卸。由于目前的油轮吨位越来越大，这对码头的要求也越来越高。要建设大型或者超大型码头不仅工程量巨大，而且其造价也极其昂贵。因此，目前世界上能停靠大型油轮的码头并不多，许多需要原油的地区并不是就近建设码头，而往往是通过远距离的码头装卸后再通过陆路转运，这样不仅费用高、周转时间长，另外许多海域也不具备建设码头的自然条件。
为了解决上述问题，现有技术中提出了单点系泊系统，其由单点系泊浮筒与储油驳船两大部分组成。单点系泊浮筒用4～8根锚链固定在海底。浮筒上有转盘和旋转密封接头。储油驳船与单点浮筒的转盘用钢丝绳或钢臂连接，可作360旋转，类似于风标，使之保持在受力最小的方位。原油从海底管线经过单点上的旋转密封接头进入储油驳船；运油轮则从储油驳船上装油外运。
遥测和助航装置，作为单点系泊系统的重要组成部分，其性能关系到整个单点系泊系统的可靠运行。
现有的单点大部分没有遥控装置，是当船舶靠近浮筒时，输油管道连接完毕后，人直接登上浮筒，手动控制阀门的开关，岸上无法监控浮筒的状态，油轮上面也无法监控浮筒的状态。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置，从而解决现有技术中存在的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置，包括远程终端单元RTUB、与远程终端单元RTUB连接的远程终端单元RTUA、以及与所述远程终端单元RTUA通讯连接的控制室MTU和前端单元PU；
所述远程终端单元RTUB位于单点浮筒的下端，其具有用于实时采集各个阀和电机状态的采集和控制系统，远程终端单元RTUB通过RS-485通讯电缆传送到远程终端单元RTUA；
所述远程终端单元RTUA通过无线传输系统与控制室MTU和前端单元PU实现双向通讯，其包括
1)远程终端单元RTUA通过无线传输系统将远程控制单元RTUB采集到的数据发送至控制室MTU和前端单元PU；
2)控制室MTU和前端单元PU通过无线传输系统将控制信号发送给远程终端单元RTUA和远程终端单元RTUB；
所述无线传输系统包括分别设置在远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU上的全向天线、定向天线、收发单元和避雷器；
在所述远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU上还分别设有控制站，控制站用于逻辑控制和显示操作；所述控制站包括设置在远程终端单元RTUA上的PLC+HMI、设置在控制室MTU上的PLC+工控机、以及设置在前端单元PU上的PLC+HMI；
所述远程终端单元RTUB采集各个阀和电机的状态，通过RS-485通讯电缆发送到远程终端单元RTUA，远程终端单元RTUA通过PLC逻辑关系控制所有的助航系统、阀和电机，然后把远程终端单元RUTB采集到的所有设备的实时状态通过无线传输系统，发送到控制室MTU和前端单元PU处，远程终端单元RUTB和RTUA同时接收来自控制室MTU和前端单元PU发来的控制信号，并通过PLC控制相关的助航系统、阀和电机按照控制信号工作。
进一步的，所述远程终端单元RTUA还包括CCTV监控、供电系统、雾笛系统、航行灯和报警灯；
所述CCTV监控包括防爆摄像头和水箱，其用于拍摄单点浮筒的实时状态，并通过无线传输系统发送至陆上的控制室MTU。
进一步的，所述的供电系统包括防爆太阳能板和电池储能装置，其用于发电和储存电能，并为其他设备供电；
所述雾笛系统包括雾探头、雾笛控制板和雾笛，雾探头用于监测海面上的雾气情况，若达到雾笛控制板的预设值，则启动雾笛发出警报声，防止其他船舶碰撞到单点浮筒；
所述航行灯包括光线感应探头和航行灯灯体，光线感应探头用于监测海面的光线情况，当光线不足时，则控制航行灯灯体发光；
所述报警灯为具有防爆功能的声光报警灯，用于设备出现故障或紧急切断时发出报警指示。
进一步的，所述远程终端单元RTUA安装在单点浮筒的上端，远程终端单元RTUB安装在单点浮筒的下端，两者通过电滑环连接。
进一步的，所述远程终端单元RTUA通过5.8GHZ无线通讯与控制室MTU和前端单元PU进行数据传输，数据传输的最大距离为10km。
进一步的，所述远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU均具有两套收发天线，其中一套收发天线用作于备用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明具有远距离传输和控制的功能，适合系泊35万吨大型油轮和100米以内深水码头接卸作业。
2)本发明采用设备的通讯稳定性强，能确保25年服役期内装置操作的安全。
3)本发明采用稳定可靠的5.8GHZ无线通讯，减少了海底铺设电缆的成本。通过传感器获取底层的数据，然后通过PLC逻辑处理，通过网线和接收单元通信，然后再通过5.8GHZ无线通讯。
4)在浮筒上面安装两套收发天线，在岸上集控室安装两套收发天线，通过便携箱在卸载油轮上面安装两套收发天线，当其中一路发生故障时，自动切换到另外一路，而且控制器中显示报警信息。
附图说明
图1为本发明所述的用于单点系泊系统的遥测和助航装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明所述的一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置，包括远程终端单元RTUB、与远程终端单元RTUB连接的远程终端单元RTUA、以及与所述远程终端单元RTUA通讯连接的控制室MTU和前端单元PU；
所述远程终端单元RTUB位于单点浮筒的下端，其具有用于实时采集各个阀和电机状态的采集和控制系统，远程终端单元RTUB通过RS-485通讯电缆传送到远程终端单元RTUA；
所述远程终端单元RTUA通过无线传输系统与控制室MTU和前端单元PU实现双向通讯，其包括
1)远程终端单元RTUA通过无线传输系统将远程控制单元RTUB采集到的数据发送至控制室MTU和前端单元PU；
2)控制室MTU和前端单元PU通过无线传输系统将控制信号发送给远程终端单元RTUA和远程终端单元RTUB；
所述无线传输系统包括分别设置在远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU上的全向天线、定向天线、收发单元和避雷器；
在所述远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU上还分别设有控制站，控制站用于逻辑控制和显示操作；所述控制站包括设置在远程终端单元RTUA上的PLC+HMI、设置在控制室MTU上的PLC+工控机、以及设置在前端单元PU上的PLC+HMI；
所述远程终端单元RTUB采集各个阀和电机的状态，通过RS-485通讯电缆发送到远程终端单元RTUA，远程终端单元RTUA通过PLC逻辑关系控制所有的助航系统、阀和电机，然后把远程终端单元RUTB采集到的所有设备的实时状态通过无线传输系统，发送到控制室MTU和前端单元PU处，远程终端单元RUTB和RTUA同时接收来自控制室MTU和前端单元PU发来的控制信号，并通过PLC控制相关的助航系统、阀和电机按照控制信号工作。
所述远程终端单元RTUA还包括CCTV监控、供电系统、雾笛系统、航行灯和报警灯；
所述CCTV监控包括防爆摄像头和水箱，其用于拍摄单点浮筒的实时状态，并通过无线传输系统发送至陆上的控制室MTU。
进一步的，所述的供电系统包括防爆太阳能板和电池储能装置，其用于发电和储存电能，并为其他设备供电；
所述雾笛系统包括雾探头、雾笛控制板和雾笛，雾探头用于监测海面上的雾气情况，若达到雾笛控制板的预设值，则启动雾笛发出警报声，防止其他船舶碰撞到单点浮筒；
所述航行灯包括光线感应探头和航行灯灯体，光线感应探头用于监测海面的光线情况，当光线不足时，则控制航行灯灯体发光；
所述报警灯为具有防爆功能的声光报警灯，用于设备出现故障或紧急切断时发出报警指示。
所述远程终端单元RTUA安装在单点浮筒的上端，远程终端单元RTUB安装在单点浮筒的下端，两者通过电滑环连接。
所述远程终端单元RTUA通过5.8GHZ无线通讯与控制室MTU和前端单元PU进行数据传输，数据传输的最大距离为10km。
所述远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU均具有两套收发天线，其中一套收发天线用作于备用。
与现有技术相比较，本发明的优势在于：
1.使用灵活、通用性强——PLC的硬件是标准化的，加之PLC的产品已系列化，功能模块品种多，可以灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入输出信号线。当需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。
2.可靠性高、抗干扰能力强——微机功能强大但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能导致一般通用微机不能正常工作；传统的继电器—接触器控制系统抗干扰能力强，但由于存在大量的机械触点(易磨损、烧蚀)而寿命短，系统可靠性差。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高，从实际使用情况来看，PLC控制系统的平均无故障时间一般可达4～5万小时。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，能适应有各种强烈干扰的工业现场，并具有故障自诊断能力。如一般PLC能抗1000V、1ms脉冲的干扰，其工作环境温度为0～60℃，无需强迫风冷。
3.接口简单、维护方便——PLC的接口按工业控制的要求设计，有较强的带负载能力(输入输出可直接与交流220V，直流24V等强电相连)，接口电路一般亦为模块式，便于维修更换。有的PLC甚至可以带电插拔输入输出模块，可不脱机停电而直接更换故障模块，大大缩短了故障修复时间。
HMI的特点：显示屏具有触摸功能，便捷的操作界面，通信接口多样。
工控机：内存容量比较大，操作方便，运行速度快。
天线：一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
收发单元：信号的转换处理。
避雷器：因为天线是鞭状天线，有雷击的可能，避免雷击。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种用于单点系泊系统的遥测和助航装置，其特征在于：包括远程终端单元RTUB、与远程终端单元RTUB连接的远程终端单元RTUA、以及与所述远程终端单元RTUA通讯连接的控制室MTU和前端单元PU；
所述远程终端单元RTUB位于单点浮筒的下端，其具有用于实时采集各个阀和电机状态的采集和控制系统，远程终端单元RTUB通过RS-485通讯电缆传送到远程终端单元RTUA；
所述远程终端单元RTUA通过无线传输系统与控制室MTU和前端单元PU实现双向通讯，其包括
1)远程终端单元RTUA通过无线传输系统将远程终端单元RTUB采集到的数据发送至控制室MTU和前端单元PU；
2)控制室MTU和前端单元PU通过无线传输系统将控制信号发送给远程终端单元RTUA和远程终端单元RTUB；
所述无线传输系统包括分别设置在远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU上的全向天线、定向天线、收发单元和避雷器；
在所述远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU上还分别设有控制站，控制站用于逻辑控制和显示操作；所述控制站包括设置在远程终端单元RTUA上的PLC+HMI、设置在控制室MTU上的PLC+工控机、以及设置在前端单元PU上的PLC+HMI；
所述远程终端单元RTUB采集各个阀和电机的状态，通过RS-485通讯电缆发送到远程终端单元RTUA，远程终端单元RTUA通过PLC逻辑关系控制所有的助航系统、阀和电机，然后把远程终端单元RUTB采集到的所有设备的实时 状态通过无线传输系统，发送到控制室MTU和前端单元PU处，远程终端单元RUTB和RTUA同时接收来自控制室MTU和前端单元PU发来的控制信号，并通过PLC控制相关的助航系统、阀和电机按照控制信号工作；
所述远程终端单元RTUA还包括CCTV监控、供电系统、雾笛系统、航行灯和报警灯；
所述CCTV监控包括防爆摄像头和水箱，其用于拍摄单点浮筒的实时状态，并通过无线传输系统发送至陆上的控制室MTU；
所述的供电系统包括防爆太阳能板和电池储能装置，其用于发电和储存电能，并为其他设备供电；
所述雾笛系统包括雾探头、雾笛控制板和雾笛，雾探头用于监测海面上的雾气情况，若达到雾笛控制板的预设值，则启动雾笛发出警报声，防止其他船舶碰撞到单点浮筒；
所述航行灯包括光线感应探头和航行灯灯体，光线感应探头用于监测海面的光线情况，当光线不足时，则控制航行灯灯体发光；
所述报警灯为具有防爆功能的声光报警灯，用于设备出现故障或紧急切断时发出报警指示；
所述远程终端单元RTUA安装在单点浮筒的上端，远程终端单元RTUB安装在单点浮筒的下端，两者通过电滑环连接。
2.根据权利要求1所述的用于单点系泊系统的遥测和助航装置，其特征在于：所述远程终端单元RTUA通过5.8GHZ无线通讯与控制室MTU和前端单元PU进行数据传输，数据传输的最大距离为10km。
3.根据权利要求1所述的用于单点系泊系统的遥测和助航装置，其特征在于：所述远程终端单元RTUA、控制室MTU和前端单元PU均具有两套收发天线，其中一套收发天线用作于备用。
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